热力学第一定理.pptVIP

*第1页，共42页，星期日，2025年，2月5日统计物理学是从微观上来研究热学现象，但很多问题都要涉及到分子的许多细节，如分子的组成、分子的自由度等。有时并不能完全知道这些。这时可从宏观上来研究，以达相辅相成、互相补充的目的。所谓从宏观上来研究，主要指从能量的角度来研究。主要内容有：1）内能、功和热量；2）热力学第一定律及其对理想气体的应用3）热力学第二定律。*第2页，共42页，星期日，2025年，2月5日21.1基本概念一、热力学系统热力学系统（简称系统）：由大量微观粒子组成的有限的宏观物质系统。孤立系统：与外界无物质和能量交换的系统外界（环境）：系统以外的物质开放系统：与外界有物质和能量交换的系统封闭系统：与外界无物质，但有能量交换的系统二、热力学物理量1、状态参量描述处于平衡态的系统的性质的物理量，p,V,T。p：气体对器壁单位面积上垂直作用力。帕*第3页，共42页，星期日，2025年，2月5日V：气体分子可以到达的空间。单位：立方米T：物体的冷热程度，分子热运动的剧烈程度。开P-V(P-T,V-T)图中“点”表示平衡态0VpⅠⅡ(p1V1T1)(p2V2T2)..理想气体状态方程M：理想气体的质量μ：理想气体的摩尔质量R：8.31J/Mol/K普适常数混合理想气体状态方程*第4页，共42页，星期日，2025年，2月5日一个系统的状态发生变化时，我们说系统经历了一个过程。准静态过程非准静态过程:过程中的每一中间状态都可看成是平衡态。驰豫时间为?：即从非平衡到平衡所需的时间。若过程所用的时间t?,系统有充分时间达到平衡，可视此过程为准静态过程。2、过程u外界对气体做功。?约为1ms，压缩一次1s。准静态过程。T1+△TT1+2△TT1+3△TT2系统T1系统从外界吸收升温的准静态过程*第5页，共42页，星期日，2025年，2月5日3、功气体Fdx做功是使系统状态变化的一种方式，功是能量传递和转化的量度和重要表现形式。系统对外做功（体积功）1）A0系统对外界做正功；A0系统对外界做负功。讨论：2）p-V图上曲线下面积表示体积功大小。3）功是过程量。*第6页，共42页，星期日，2025年，2月5日例：n摩尔理想气体准静态膨胀，初态体积为V1，温度为T1，系统从初态分别按等温、等压两种方式膨胀到体积V2，求：等温、等压两种过程中系统对外界的功并比较它们的大小。解：（1）等压过程0(2)等温过程0pVV1V2等压*第7页，共42页，星期日，2025年，2月5日4、热量系统通过热传递过程与外界交换能量的量度为热量Q(卡).热量与功的异同:Q0Q0从外界吸收热量系统向外界放热过程量：与过程有关；2)等效性：改变系统状态的作用相同；1卡=4.18焦，1焦=0.24卡3)功与热量的物理本质不同.*第8页，共42页，星期日，2025年，2月5日5、理想气体内能分子无规则运动的动能、分子间相互作用的势能、分子、原子内的能量、核内的能量等的总和，为气体的内能。理想气体的内能：分子的动能之和。当温度改度时,内能也改变:*第9页，共42页，星期日，2025年，2月5日21.2热力学第零定律一、温度（从测量角度）在不受外界影响的条件下，两个热力学系统相互传递能量（热传递），达到一个共同的平衡态。处于同一平衡态的所有热力学系统都有一个共同的宏观性质。定义为：温度热平衡是能量的平衡，不是物质数量的平衡。1、热平衡2、温度处于热平衡的所有热力学系统的热力学温度相同二、热力学第零定律A,B,C三个热力学系统在与外界隔离的条件下，如果A,B两个热力学系统每一个都和系统C处于热平衡，则A和B两系统必定处于热平衡。实验定律，非逻辑推理。*第10页，共42页，星期日，2025年，2月5日三、理想气体温标1、玻意耳定律一定质量的气体，温度不变时pV=常量1)、温标：温度的数值表示法3)、理想气体模型（宏观）在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体2)、建立温标的三要素测温物质，测温属性，固定标准点一定质量的理想气体标准温度定为水的三相温度（1954年）2、几个概念3、理想气体温标对任意测量对象*第11页，共42页，星期日，2025年，2月